电气控制实验指导书0610.docx
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电气控制实验指导书0610
前言
实验的目的和任务
实验课是整个教学过程的一个重要环节，实验是培养学生独立工作能力，使用所学理论解决实际问题、巩固基本理论并获得实践技能的重要手段。
一、实验目的
1）进行实验基本技能的训练。
2）巩固、加深并扩大所学的基本理论知识，培养解决实际问题的能力。
3）培养实事求是、严肃认真、细致踏实的科学作风和良好的实验习惯。
为将来从事生
产和科学实验打下必要的基础。
二、实验任务
1）观察常用电器的结构，了解其规格和用途，学会正确选择电器的方法。
2）掌握继电器、接触器控制线路的基本环节。
3）掌握典型电气线路安装、调试、分析与排除故障等基本技能。
4）初步掌握控制系统调试方法。
5）初步掌握可编程序控制器的使用方法及程序编制与调试方法。
应以严肃认真的精神，实事求是的态度，踏实细致的作风对待实验课，并在实验课中注意培养自己的独立工作能力和创新精神。
实验方法
做一个实验大致可分为三个阶段，即实验前的准备；进行实验；实验后的数据处理、分析及写出实验报告。
一、实验前的准备
实验前应认真阅读实验指导书，明确实验目的、要求、内容、步骤，并复习有关理论知识，在实验前要能记住有关线路和实验步骤。
进入实验室后，不要急于联接线路，应先检查实验所用的电器、仪表、设备是否良好，了解各种电器的结构、工作原理、型号规格，熟悉仪器设备的技术性能和使用方法，并合理选用仪表及其量程。
发现实验设备有故障时，应立即请指导教师检查处理，以保证实验顺利进行。
二、联接实验电路
接线前合理安排电器、仪表的位置，通常以便于操作和观测读数为原则。
各电器相互间距离应适当，以联线整齐美观并便于检查为准。
主令控制电器应安装在便于操作的位置。
联接导线的截面积应按回路电流大小合理选用，其长度要适当。
每个接点联接线不得多于两根。
电器接点上垫片为“瓦片式”时，联接导线只需要去掉绝缘层，导体部分直接插入即可，当垫片为圆形时，导体部分需要顺时针方向打圆圈，然后将螺钉拧紧，不允许有松脱或接触不良的情况，以免通电后产生火花或断路现象。
联接导线裸露部分不宜过长，以免相邻两相间造成短路，产生不必要的故障。
联接电路完成后，应全面检查，认为无误后，请指导老师检查后，方可通电实验。
在接线中，要掌握一般的接线规律，例如先串联后并联；先主电路后控制电路；先控制接点，后保护接点等。
三、观察与记录
观察实验中各种现象或记录实验数据是整个实验过程中最主要的步骤，必须认真对待。
进行特性实验时，应注意仪表极性及量程。
检测数据时，在特性曲线弯曲部分应多选取几个点，而在线性部分时则可少取几个点。
进行控制电路实验时，应有目的地操作主令电器，观察电器的动作情况，进一步理解电路工作原理。
若出现不正常现象时，应立即断开电源，检查分析，排除故障后继续进行实验。
注意：
运用万用表检查线路故障时，一般在断电情况下，采用电阻档检测故障点；需要在通电情况下，检测故障点时，应用电压档测量（注意电压性质和量程）；此外，还要注意被检测点之间有无其他寄生电路或旁路现象以及对测量仪表的阻抗要求，以免造成判断不准确。
四、实验结束工作
实验结束应先断开电源，认真检查实验结果，确认无遗漏或其他问题后，经指导教师检查同意后，方可拆除线路，清理实验设备、导线、工具并报告指导教师后方可离开实验室。
实验报告及要求
实验报告是实验工作的全面总结，要用简明的形式将实验结果完整和真实地表达出来。
报告要求简明扼要，字迹工整，分析合理。
图表整齐清楚，曲线和线路图用铅笔及绘图仪器绘制，不应徒手描画。
报告包括以下几项内容：
1）实验名称、专业、班级、姓名、同组者姓名。
2）实验目的。
3）实验线路图。
4）实验设备。
5）根据实验原始记录，整理而成的数据表格、曲线及计算数据等。
6）对实验结果进行分析讨论并回答实验指导书所提出的问题。
实验一三相异步电动机单向全压起动及点动控制
一、实验目的
1、了解复合按钮、熔断器、热继电器、接触器的结构、工作原理和使用方法。
2、掌握三相异步电动机起动停止及点动控制控制线路的工作原理及接线方法。
3、熟悉上述线路的故障分析及排除故障的方法。
二、实验线路
三、实验设备及电器元件
1、三相异步电动机1
2、LL—12通用电学实验台1
3、电工工具及导线若干
四、实验步骤
1、熟悉电工实验台、电气控制实验板上各器件分布及使用方法。
2、按电气原理图接线，先接控制电路。
3、自己检查无误后，经指导教师认可后通电试验。
4、操作按钮并观察接触器的吸合情况。
5、完成主电路接线并试验，观察电动机的运行情况。
注意：
实验中出现不正常现象时，应断开电源，分析故障原因，排除后方可再通电试验。
五、思考题
1、连续运转与点动控制的区别是什么？
2、实验中如出现点动正常，无法实现连续运转，故障原因有哪些？
3、实验中如出现电动机转速很低且噪声较大，故障原因是什么？
实验二三相异步电动机正反转控制
一、实验目的
1、熟悉复合按钮、熔断器、热继电器、接触器的结构、工作原理和使用方法。
2、掌握三相异步电动机正反转控制线路的工作原理及接线方法。
3、熟悉上述线路的故障分析及排除故障的方法。
二、实验线路
三、实验设备及电器元件
1、三相异步电动机1
2、LL—12通用电学实验台1
3、电工工具及导线若干
四、实验步骤
1、熟悉电气控制实验板上各器件分布及使用方法。
2、按电气原理图接线，先接控制电路。
3、检查无误后，通电试验。
4、操作正、反转按钮并观察接触器的吸合、断开情况。
5、完成主电路接线并通电试验，观察电动机的运行情况。
注意：
实验中出现不正常现象时，应断开电源，分析故障原因，排除后方可再通电试验。
五、思考题
1、电动机处于正转状态，如出现按下反转起动按钮，旋转方向不变，分析故障原因？
2、该控制电路中有哪些保护环节？
实验三三相异步电动机Y—△减压起动控制
一、实验目的
1、熟悉复合按钮、熔断器、热继电器、接触器、电子式时间继电器的结构、工作原理和使用方法。
2、掌握三相异步电动机Y—△减压起动控制线路的工作原理及接线方法。
3、熟悉上述线路的故障分析及排除故障的方法。
二、实验线路
三、实验设备及电器元件
1、三相异步电动机1
2、LL—12通用电学实验台1
3、电工工具及导线若干
四、实验步骤
1、熟悉实验设备及电器元件。
2、按图接线，先完成控制电路。
3、检查无误后通电试验，操作起动按钮并观察接触器、时间继电器的通断情况。
4、完成主电路接线并试验，观察电动机的运行情况。
五、思考题
试用断电延时继电器实现本控制要求。
实验四三相异步电动机能耗制动控制
一、实验目的
1、熟悉整流装置、滑线变阻器及时间继电器的结构、工作原理和使用方法。
2、掌握三相异步电动机能耗制动控制线路的工作原理及接线方法。
3、熟悉上述线路的故障分析及排除故障的方法。
二、实验线路
三、实验设备及电器元件
1、三相异步电动机1
2、LL—12通用电学实验台1
3、电工工具及导线若干
四、实验步骤
1、检查各电器元件的质量情况，了解其使用方法。
2、按电气原理图接线，经指导教师认可后通电实验。
3、操作起动按钮和停止按钮，观察电动机制动情况。
4、调节滑线变阻器R的阻值大小，观察制动效果。
注意：
实验中出现不正常现象时，应断开电源，分析故障原因，排除后方可再通电试验。
五、思考题
1、时间继电器的延时长短对制动效果有什么影响？
2、实验中曾发生何种故障，是如何处理的？
实验五三相异步电动机顺序起动控制
一、实验目的
掌握多台电动机顺序起动、停止的控制方法。
二、实验要求（选做两个）
有两台三相异步电动机M1和M2，要求：
1、先起动M1，后起动M2，同时停止。
2、起动时先M1后M2，停止时先M1后M2。
3、起动时先M1后M2，停止时先M2后M1。
三、实验设备及电器元件
1、三相异步电动机2
2、LL—12通用电学实验台1
3、电工工具及导线若干
四、实验步骤
1、课前根据要求设计出主电路和控制电路。
2、实验时按图接线并调试。
五、实验报告要求
分析控制电路工作原理与故障。
实验六继电器接触器控制线路的设计与调试
一、实验目的
掌握继电器接触器控制系统设计的一般方法。
二、实验要求
自选题目，给出控制要求并完成控制电路的设计与调试。
1、电路不少于3个线圈。
2、供选器件：
复合按钮（4个）、接触器（4个）、通电延时继电器（2个）、热继电器（2个）。
三、实验步骤
1、课前自定控制要求并设计出控制电路。
2、实验时按图接线并调试。
五、实验报告要求
分析控制电路工作原理与故障。
实验七可编程控制器的基本操作训练
（一）与或非逻辑功能实验
在S7-300模拟实验挂箱
（一）上完成本实验。
一、实验目的
1、熟悉PLC实验装置，S7-300系列编程控制器的外部接线方法
2、了解编程软件STEP7的编程环境，软件的使用方法。
3、掌握与、或、非逻辑功能的编程方法。
二、基本指令编程练习的实验面板图
左图中的接线孔，通过防转座插锁紧线与PLC的主机相应
输入输出插孔相接。
I为输入点，Q为输出点。
上图中下面两排I0.0～I1.5为输入按键和开关，模拟开关量的输入。
上边一排Q0.0～Q1.1是LED指示灯，接PLC主机输出端，用以模拟输出负载的通与断
三、梯形图参考程序
通过程序判断Q4.1、Q4.2、Q4.3、Q4.4的输出状态，然后再输入并运行程序加以验证。
实验参考程序，
四、实验步骤
梯形图中的I0.1、I0.3分别对应控制实验单元输入开关I0.1、I0.3。
通过专用PC/PPI电缆连接计算机与PLC主机。
打开编程软件STEP7，逐条输入程序，检查无误后，将所编程序下载到主机内,并将可编程控制器主机上的STOP/RUN开关拨到RUN位置，运行指示灯点亮，表明程序开始运行，有关的指示灯将显示运行结果。
拨动输入开关I0.1、I0.3，观察输出指示灯.Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4是否符合与、或、非逻辑的正确结果。
（二）定时器/计数器功能实验
在S7-300模拟实验挂箱
（一）上完成本实验。
一、实验目的
掌握定时器、计数器的正确编程方法，并学会定时器和计数器扩展方法,用编程软件对可编程控制器的运行进行监控。
二、梯形图参考程序
1.定时器的认识实验
定时器的控制逻辑是经过时间继电器的延时动作，然后产生控制作用。
其控制作用同一般继电器。
2．定时器扩展实验
由于PLC的定时器和计数器都有一定的定时范围和计数范围。
如果需要的设定值超过机器范围，我们可以通过几个定时器和计数器的串联组合来扩充设定值的范围。
实验参考程序，
3．计数器认识实验
西门子S7-300系列的内部计数器分为加计数器,减计数器和加减计数器三种。
实验参考程序，
三、实验报告要求：
写出并分析参考程序或自拟程序的动作结果。
实验八四节传送带的模拟控制
在S7-300模拟实验挂箱
（一）上完成本实验。
一、实验目的
通过使用各基本指令，进一步熟练掌握PLC的编程和程序调试。
二、控制要求
有一个用四条皮带运输机的传送系统，分别用四台电动机带动，控制要求如下：
启动时先起动最末一条皮带机，经过5秒延时，再依次起动其它皮带机。
停止时应先停止最前一条皮带机，待料运送完毕后再依次停止其它皮带机。
当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而该皮带机以后的皮带机待运完后才停止。
例如M2故障，M1、M2立即停，经过5秒延时后，M3停，再过5秒，M4停。
当某条皮带机上有重物时，该皮带机前面的皮带机停止，该皮带机运行5秒后停，而该皮带机以后的皮带机待料运完后才停止。
例如，M3上有重物，M1、M2立即停，再过5秒，M4停。
三、四节传送带的模拟实验面板图：
四、输入/输出连线列表
面板
M1
M2
M3
M4
A
B
C
D
SB1
SB2
PLC
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
I0.0
I0.5
五、报告要求
整理出调试过程中出现的现象。
对自己的程序进行分析。
六、思考题
若是逆向运行程序该如何写
实验九十字路口交通灯的PLC控制
在S7-300模拟实验挂件
（二）完成本实验。
一、实验目的
熟练使用各基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，使学生了解用PLC解决一个实际问题的全过程。
二、控制要求
信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。
当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。
到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。
在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。
到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
东西红灯亮维持30秒。
南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。
同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
周而复始。
三、十字路口交通灯控制的实验面板图：
四、输入/输出列表
面板
SD
南北G
南北Y
南北R
东西G
东西Y
东西R
甲
乙
PLC
I0.0
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
五、实验报告要求
编写调试程序并对自己的程序与实验现象进行分析
实验十机械手取放工件的PLC控制
在S7-300模拟实验挂箱完成本实验。
一、实验目的
用数据移位指令来实现机械手动作的模拟。
二、控制要求
图中为一个将工件由A处传送到B处的机械手，上升/下降和左移/右移的执行用双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
当某个电磁阀线圈通电，就一直保持现有的机械动作，例如一旦下降的电磁阀线圈通电，机械手下降，即使线圈再断电，仍保持现有的下降动作状态，直到相反方向的线圈通电为止。
另外，夹紧/放松由单线圈二位电磁阀推动气缸完成，线圈通电执行夹紧动作，线圈断电时执行放松动作。
设备装有上、下限位和左、右限位开关，它的工作过程如图所示，有八个动作，即为：
三、机械手动作的模拟实验面板图：
此面板中的启动、停止用动断按钮来实现，限位开关用钮子开关来模拟，电磁阀和原位指示灯用发光二极管来模拟。
四、输入/输出接线列表
面板
SB1
SB2
SQ1
SQ2
SQ3
SQ4
PLC
I0.0
I0.5
I0.1
I0.2
I0.3
I0.4
面板
YV1
YV2
YV3
YV4
YV5
HL
PLC
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
0Q0.4
Q0.5
五、工作过程分析：
（提示:
采用MW10移位控制）
当机械手处于原位时，上升限位开关I0.2、左限位开关I0.4均处于接通（“1”状态），移位寄存器数据输入端接通，使M10.0置“1”，Q0.5线圈接通，原位指示灯亮。
按下启动按钮，SB1置“1”，产生移位信号，M10.0的“1”态移至M101，下降阀输出继电器I0.0接通，执行下降动作，由于上升限位开关U0.2断开，M10.0置“0”，原位指示灯灭。
当下降到位时，下限位开关SQ1接通，产生移位信号，M10.0的“0”态移位到M10.1，下降阀Q0.0断开，机械手停止下降，M10.1的“1”态移到M10.2，M20.0线圈接通，M20.0动合触点闭合，夹紧电磁阀Q0.1接通，执行夹紧动作，同时启动定时器T37，延时1.7秒。
机械手夹紧工件后，T0动合触点接通，产生移位信号，使M10.3置“1”，“0”态移位至M102.，上升电磁阀YQ0.2接通，I0.1断开，执行上升动作。
由于使用S指令，M20.0线圈具有自保持功能，Q0.1保持接通，机械手继续夹紧工件。
当上升到位时，上限位开关I0.2接通，产生移位信号，“0”态移位至M10.3，Q0.2线圈断开，不再上升，同时移位信号使M10.4置“1”，Q0.4断开，右移阀继电器Q0.3接通，执行右移动作。
待移至右限位开关动作位置，I0.3动合触点接通，产生移位信号，使M10.3的“0”态移位到M10.4，Q0.3线圈断开，停止右移，同时M10.4的“1”态已移到M10.5，Q0.0线圈再次接通，执行下降动作。
当下降到使I0.1动合触点接通位置，产生移位信号，“0”态移至M10.5，“1”态移至M10.6，Q0.0线圈断开，停止下降，R指令使M20.0复位，Q0.1线圈断开，机械手松开工件；同时T38启动延时1.5秒，T1动合触点接通，产生移位信号，使M10.6变为“0”态，M10.7为“1”态，Q0.2线圈再度接通，I0.1断开，机械手又上升，行至上限位置，I0.2触点接通，M10.7变为“0”态，M11.2为“1”态，I0.2线圈断开，停止上升，Y004线圈接通，X003断开，左移。
到达左限位开关位置，X004触点接通，M11.2变为“0”态，M11.3为“1”态，移位寄存器全部复位，Q0.4线圈断开，机械手回到原位，由于I0.2、I0.4均接通，M10.0又被置“1”，完成一个工作周期。
再次按下启动按钮，将重复上述动作。
六、实验报告要求
编写调试程序并对自己的程序与实验现象进行分析
实验十一装配流水线控制的模拟控制
在S7-300模拟实验挂件
（二）完成本实验。
一、实验目的
了解移位寄存器指令（包括左移位,右移位指令）在控制系统中的应用及编程方法。
二、实验原理
使用移位寄存器指令，可以大大简化程序设计。
移位寄存器指令所描述的操作过程如下：
若在输入端输入一串脉冲信号，在移位脉冲作用下，脉冲信号依次移到移位寄存器的各个继电器中，并将这些继电器的状态输出，每个继电器可在不同的时间内得到由输入端输入的一串脉冲信号。
三、装配流水线模拟控制的实验面板图
图中左框中的A～H表示动作输出（用LED发光二极管模拟），右侧框中的A～G表示各个不同的操作工位。
四、输入/输出接线列表
面板
启动
复位
移位
A
B
C
PLC
I0.0
I0.2
I.1
Q0.0
Q0.1
Q0.2
面板
D
E
F
G
H
PLC
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
五、实验要求
传送带共有十六个工位，工件从1号位装入，分别在A（操作1）、B（操作2）、C（操作3）三个工位完成三种装配操作，经最后一个工位后送入仓库；其它工位均用于传送工件。
六、实验报告要求
编写调试程序并对自己的程序与实验现象进行分析
实验十二五相步进电动机的模拟控制
在S7-00模拟实验挂箱（五）完成本实验。
一、实验目的
了解并掌握移位指令在控制中的应用及其编程方法。
二、控制要求
要求对五相步进电动机五个绕组依次自动实现如下方式的循环通电控制：
第一步：
A～B～C～D～E
第二步：
A～AB～BC～CD～DE～EA
第三步：
AB～ABC～BC～BCD～CD～CDE～DE～DEA
第四步：
EA～ABC～BCD～CDE～DEA
三、五相步进电动机的模拟控制的实验面板图：
上框中灯光的亮与灭用以模拟步进电机五个绕组的导电状态。
四、输入/输出接线列表
面板
SD
A
B
C
D
E
PLC
I0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
0.4
0.5
五、实验报告要求
编写调试程序并对自己的程序与实验现象进行分析
六、练习题：
1．试编制三相步进电机单三拍反转的PLC控制程序。
2．试编制三相步进电机三相六拍正转的PLC控制程序。
3．试编制三相步进电机双三拍正转的PLC控制程序。
实验十三LED数码显示控制
在S7-300模拟实验挂箱（五）完成本实验。
一、实验目的
了解并掌握置位与复位指令SET、RST在控制中的应用及其编程方法。
二、实验原理
SET为置位指令，使动作保持；RST为复位指令，使操作保持复位。
SET指令的操作目标元件为Y、M、S。
而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。
这两条指令是1～3个程序步。
用RST指令可以对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的内容清零。
三、控制要求
按下启动按钮后，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示：
显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，并循环不止。
四、LED数码显示控制的实验面板图：
右部面板中的A、B、C、D、E、F、
G、H用发光二极管模拟输出。
五、输入/输出接线列表
面板
SD
A
B
C
D
E
G
H
PLC
I0.0
Q0.0
Q0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
六、实验报告要求
编写调试程序并对自己的程序与实验现象进行分析
实验十四喷泉的模拟控制
在S7-300模拟实验挂箱（五）完成本实验。
一、实验目的
用PLC控制的闪光灯构成喷泉的模拟系统。
二、控制要求
合上启动按钮后，按以下规律显示：
1—2—3—4—5—6—7—8……如此循环，周而复始。
三、喷泉的模拟实验面板图
四、输入/输出接线列表
面板
SD
1
2
3
4
5
6
7
8
PLC
I0.0
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0..6
Q0.7
五、实验报告要求
编写调试程序并对自己的程序与实验现象进行分析
实验十五简单PLC控制系统的设计与调试
在S7-300模拟实验挂箱（五）完成本实验。
一、实验目的
掌握简单PLC控制系统设计的一般方法并学会在调试中发现与解决问题。
二、实验要求
根据参考题目或自拟题目完成一个简单PLC控制系统并运行调试。
参考题目：
1、三台电动机起动时每隔10秒依次起动，停止时逆序每隔15秒依次停止。
2、三台电动机起动时每隔10秒依次起动，停止时正序每隔15秒依次停止。
3、运料小车在原位起动，到达目的地后自动停止并卸料，5秒后自动返回原地（既可自动工作，也可手动分步工作）。
4、车库管理控制：
在进口处设一刷卡机（每刷次卡送PLC一脉冲信号，检测到此信号打开横烂），紧跟着有一红外线检测点（车辆经过时送PLC一脉冲信号），在出口处也有一红外线检测点，进口处设一指示牌指示车库内车的数量（三个灯分别在车辆数为50、75、100时亮）。
三、实验报告要求：
写出程序并解释。
实验十六四层电梯控制系统的模拟
在S7-300模拟实验挂箱（八）完成本实验。
一、实验目的
1.通过对工程实例的模拟，熟练地掌握PLC
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